CZ280199A3 - Způsob přeesterifikace esterů kyseliny alfaketokarboxylové - Google Patents

Abstract

Způsob přeesterifikace esterů kyseliny α-ketokarboxylové se provádí v bezvodémalkoholujako reakčním médiu za přítomnosti cínových, titanových, zirkonových nebo lithiových katalyzátorů nebo acetylacetonátůjako katalyzátorů.

Description

Oblast techniky

Vynález se týká

XMl 0\)£.

kyseliny a-ketokarbon^v-é·.

způsobu preesterifikace esterů

Dosavadní stav techniky xmI©\)íz

Estery kyseliny α-ketokarbon-o^-é, jako například ethylester kyseliny pyrohroznové (PAEE), se používají v mnoha oblastech, jako například v zemědělství a farmacii, používané způsoby výroby jako meziprodukty pro účinné látky jako rozpouštědla a podobně. Dosud se však jeví z různých důvodů z hospodářského a technického pohledu jako nevhodné. Tak například výroba PAEE v analogii k methylesteru kyseliny pyrohroznové (PAME) ozonolýzou a následnou redukcí vycházející z ethylmethakrylanu v ethanolu místo methylmethakrylanu v metanolu má podstatné nevýhody. Za prvé je ethylmethakrylan 1 f značně dražší než methy Ime thakr y lan-, za druhé není vedlejší d

produkt formaldehyl s ethanolem jako rozpouštědlem plně acetylizován, čímž pro další zpracování zůstává rušivý zbytkový obsah formaldehydu, za třetí se musí z důvodu vytvořeného d,s Ελ.λζϊΊλ.' o -tnroo λ vd-C¹' ýzdU/ těžkého při zpracovaní více vedlejších produktů spálit a za čtvrté ketalové štěpení v případě diethylkatalu kyseliny pyrohroznové probíhá obtížněji než u dimethylMtalu kyseliny pyrohroznové.

(1949), se PAEE pyrohroznové ethanolem a *b e ή z o í~eni ternárního azeotropu e t hanol/Jrejiz-o-l/voda

Podle J. Liebiga Ann Chem., 564, 34 vyrobí esterifikací kyseliny a následným sušením pomocí K2C03 s výtěžkem pouze 53 %.

Byly již vyzkoušeny přeesterifikací z PAME.

možnosti vyrobit

PAEE • · · · · ··· · · · · však dosud zkrachoval na na základě strukturního Tak při přeesterifikaci důvodu rychlé kondenzace aktivovanými methylovými, k nežádoucím vedlejším

Tento výrobní postup několikanásobné reaktivitě molekul prvku kyseliny α-ketokarbon-sv-é .

v zásaditém médiu dochází z

NY karbo-n-ylové skupiny sousedními, respektive methylenovými skupinami produktům, zatímco v kyselém médiu se vytvoří ketaly a voda, přičemž voda potom vede k nežádoucí hydrolýze esteru. Za přibližně neutrálních podmínek se nedocílí akceptovatelný obrat.

Podstata vynálezu

Neočekávaně nyní bylo zjištěno, že je použitím speciálních kovových katalyzátorů a bez vody v reakčním médiu možná přeesteriřikace esterů kyseliny α-ketokarbouLA-é s dobrým výtěžkem a bez vedlejších reakcí.

Předmětem předloženého vynálezu je proto způsob přeester i f ikace esterů kyseliny α-ketokarbon^v-é pomocí alkoholu charakterizovaný tím, že se přeesterifikace provádí v bezvodém alkoholu jako reakčním médiu za přítomnosti cínových, titanových, zirkonových nebo lithiových katalyzátorů nebo acetylac^tonátů jako katalyzátorů.

Podle vynálezu se jnohou přeester i f ikovat všechny <'</->‘Ν' estery kyseliny a-ketokarbonto-vé strukturního vzorce I

R1 .0.

R2

Ri a R2 přitom znamenají nasycený nebo nenasycený, rozvětvený, nerozvětvený nebo cyklický Cí-C3o-alkylový zbytek nebo aromatický nebo heteroaromatický zbytek, přičemž tyto zbytky

- 3 • · · · * • · · · · ·· « • * · · · · ♦ » · e · · · · · ·

9 · 9 9 9 9

9 99 9 99 99 mohou mít substituenty jako Ci-Ci o-alkoxyové , substituované aminové, karbonylové, der i vat izované karboxylové, nederivatizované karboxylové, esterové, halogenové substituenty, hydroxysubstituenty a nitrosubstituenty a rovněž další dusíkové, borové, fosforové, sírové nebo křemíkové sloučeniny, přičemž se přitom dbá na to, že se neutralizují funkční skupiny, které nereagují neutrálně, buď intramolekulárně nebo kyselou nebo zásaditou přísadou, případně rozpouštědlem k zabránění kondenzačním reakcím, respektive kysele katalyzované ketalyzaci. Přednostně značí Ri a R2 C1-C4-alkylový zbytek jako methylový, ethylový, propylový nebo isopropylový nebo benzylový zbytek. Zvláště přednostní je methylový zbytek.

Způsob podle vynálezu se přednostně používá k přeestrifikaci methylesteru kyseliny pyrohroznové (PAME). Přednostním produktem přeesterifikace je ethylester kyseliny pyrohroznové (PAEE).

Přeesterifikace se provádí Jako reakční medium přitom slouží představuje zbytek, který se zamění

R1 a R3, přičemž Ri a R3 nejsou shodné.

v bezvodém reakčním mediu, alkohol R3-OH, přičemž R3 s Ri. R3 je definován jako

Přednostně

C2-Ce-alkylový zbytek je R3 rozvětvený nebo nebo benzylový zbytek.

nerozvětvený

Přednostně se podle způsobu podle vynálezu zreaguje PAME v bezvodém ethanolu na PAEE.

Přídavně k použitému alkoholu se může ještě dále použít bezvodé rozpouštědlo jako nesubstituované a substituované alkany, jako například hexan, heptan a podobně, alkeny, alkiny, alkoholy, substituované aminy, amidy, aromaty, estery, ethery, halogenové sloučeniny, heteroaromaty, laktony, φ φ φ φ • « φ φ φ · φ * φ φ φ φ φ φ · φ ·

7· ketony, další dusík obsahující sloučeniny jako například nitroalkany, sloučeniny křemíku, jako například silikonové oleje, sloučeniny síry jako například sulfoxidy, přičemž se opět dbá na to, že se neutralizují funkční skupiny, které nereagují neutrálně, buď intramolekulárně nebo kyselou nebo zásaditou přísadou, případně alkoholovou nebo esterovou komponentou k zabránění kondenzačním reakcím, respektive kysele katalyzované ketalyzaci.

vynálezu provádí za katalyzátorů. Vhodné cínových katalyzátorů

Přeesterifikace se podle přítomnosti speciálních kovových katalyzátory jsou ze dikarboxyláty dialkylcínu, skupiny jako dikarboxyláty dibutylcínu, zejména diacetát dibutylcínu, dilauran dibutylcínu, diisoktoat dibutylcínu, maleat dibutylcínu a směsné dikarboxyláty dibutylcínu zejména s estery mastných kyselin s dlouhým řetězcem, dikarboxyláty dioktylcínu, zejména dilauran dioktylcínu, alkoxidy trialkylcínu, jako například oxid tributylcínu, monoalkylcínové sloučeniny jako hydroxychlorid monobutylcíničitý a oxid monobutylcíničitý, soli cínu jako acetát cínu, oxalát cínu a chlorid cínu, oxidy cínu, jako například SnO, ze skupiny titanových katalyzátorů, monomerní a polymerní titaničitany a cheláty titanu jako tetraisopropylorthotitaničitan, tetrapropylorthotitaničitan, tetraethylorthotitaničitan, tetrabutylorthotitaničitan, tetraisoř butylorthotitaničitan, 2-e-Khy Ihexy 1ti tanič i tan , stearyltitaničitan, kresyltitaničitan, acetylacetonát titanu, triethanolamintitaničitan, oktylenglykoltitaničítan, isostearyltitaničitan, diethyl ester kyseliny citrónové a titaniči tanu, ze skupiny zirkonových katalyzátorů, zirkoničitany a cheláty zirkonu jako tetrapropy1 z irkoničitan, tetraisopropylzirkoničitan, tetrabutylzirkoničitan, triethanolaminzirkoničitan diethylester kyseliny citrónové a zirkoničitanu, acetylacetonat zirkoničitý a rovněž lithiové katalyzátory jako soli lithia, ithiumalkoxidy a acetylacetonat hlinitý, chromitý, železitý,

- 5 • «·· · · · · • » · fc · · · • · ·«···« • · · · · · · • · · · · ·· ·· kobaltnatý, nikelnatý a zinečnatý.

diacetat dibutylcínu, směsné estery mastných kyseliny dioktylcínu, hydroxychlorid

Přednostně se používají dikarboxyláty dibutylcínu s s dlouhým řetězcem, dilauran raonobutylciníčitý, oxid monobuty1ciničitý, acetát cínu, oxalát cínu, chlorid cínu, tetraisopropylorthotitaničitan, tetrapropylorthotitaničitan, tetraethylorthotitani čitan, tetrabutylorthotitaničitan, tetrapropylzirkoničitan a rovněž soli lithia a shora uvedené acetylacetonáty. Zvláště přednostní jsou diacetát dibutylcínu, tetraisopropylorthotitaničitan a tetraethylorthotitaničitan.

Množství použitého katalyzátoru činí 0,0001 až 20 hmotn. X, přednostně 0,005 až 5 hmotn. % a zvláště přednostně 0,02 až 1 hmotn. X. Reakční směs se přednostně ohřeje až na teplotu varu reakční směsi, takže reakční teplota leží v závislosti na reaktandech mezi 20 °C a 200 °C. Přeesterifikace se může provádět při normálním tlaku, ale také při redukovaném tlaku nebo přetlaku 0,001 až 200 bar. Při přeesterifikaci odštěpený alkohol se přednostně kontinuálně oddestiluje. Přednostně se reakce provádí pomocí destilační kolony s vysokým výkonem.

Oddělení katalyzátoru po provedené reakci nastává s dobrým výtěžkem praním vodou, hydrolýzou katalyzátoru a filtrací vysráženého oxidu kovu nebo přednostně oddestilováním produktu od katalyzátoru, přednostně na tenkovrstvé odparce.

Způsobem podle vynálezu se docílí obraty přes 99 %, výtěžky činí bez zpětného vedení nezreagovaného výchozího produktu až přes 96 X. Zpětným vedením nezreagovaného eduktu lze docílit výtěžky až přes 97 X. Existujícími podmínkami přeesterifikace se obrží čistota produktu až přes 99,9 X.

- 6 Příklady provedení vynálezu

Příklad 1

Přeesterifikace PAME na PAEE diacetatem dibutylcínu bez zpětného vedení PAME

800 g (7,8 mol) methylesteru kyseliny pyrohroznové (99,8 % GC) a 900 g bezvodého ethanolu bylo ohřáto v destilační aparatuře s 25 patrovou klouboučkovou kolonou a zpětným děličem u

-d-β varu. Destilát na hlavě kolony byl při 100 % refluxu přezkoušen na bezvodost (< 0,1 % vody podle Karl Fischera). Potom bylo přidáno 0,31 g diacetátu dibutylcínu ve formě 10 % roztoku ethanolu. Byl ještě 2 hodiny koncentrován na 100 % reflux methanolu, který vzniká přeesterifikační reakcí, na hlavě kolony a následně při poměru refluxu k odběru 20 : 1 oddestilován. Plnící stav reakční nádoby byl přídavkem ethanolu do destilačního kalojemu udržován konstantní. Po 12 hodinách byla reakce prakticky ukončena. To lze snadno zjistit z útlumu množství methanolu koncentrovaného na hlavě destilační kolony. Přebývající ethanol byl oddestilován při sníženém tlaku, přičemž teplota varu nepřekročila 90 °C. Zůstávající reakční roztok byl zbaven na tenkovrstvé odparce za sníženého tlaku 80 mbar zinkového katalyzátoru (30 g destilačního kalu obsahujícího zinek). Frakční destilací při 50 mbar bylo získáno 880 g (7,6 mol) ethylesteru kyseliny pyrohroznové s čistotou

99,8 % (GC). Výtěžek činil 96,7 %.

Ve srovnacím pokusu s ethanolem, který měl obsah vody 0,6 % (KF), byl po 12 hodinách reakce nalezen GC-MS analýzou vedle požadovaného produktu dimethyl-, diethyl- a směsné methylesteru kyseliny pyrohroznové

Při zpracování se destilačního kalu. Po požadovaného sthylmethylketaly i ethylesteru kyseliny pyrohroznové. /ysráželo 155 g dále nezhodnotitelného frakční destilaci se obdrželo 755 g cyseliny pyrohroznové s čistotou 97,1 (6,3 mol) ethylesteru % (GC). Výtěžek činil • · · · · 9 · · 9 •· ·· 9 9 ·9 9 ·· 9 • 9 9*9 9999

9999 999 99 9 • 9 9 9 · 999·

999 999 99 999 99 99

%.

Příklad 2

Přeesterifikace PAME na PAEE diacetátem dibutylcínu se zpětným vedením PAME

1000 g (9,8 mol) methylesteru kyseliny pyrohroznové, 1100 g ethanolu a 0,39 g diacetátu dibutylcínu by-ťo—z-pea-^o-v-á-no jako v příkladě 1. Po 8 hodinách byla reakce přerušena. Reakční směs byla zpracována jako v příkladě 1. Zůstalo 25 g destilačního kalu obsahujícího cín. Frakční destilací bylo získáno 201 g (2mol) nezreagovaného methylesteru kyseliny pyrohroznové s čistotou 98 % (GC), který sloužil jako vsázka pro další pokus a rovněž 884 g (7,6 mol) ethylesteru kyseliny pyrohroznové s čistotou 99,9 % (GC). Výtěžek ethylesteru kyseliny pyrohroznové, vztaženo na zreagovaný methylester kyseliny pyrohroznové činil 97,3 %.

Příklad 3.

Přeesterifikace PAME na PAEE isopropanolátem titaničitým

1000 g (9,8 mol) methylesteru kyseliny pyrohroznové a 20 g isopropanolátu titaničitého bylo rozpuštěno v 750 g ethanolu. V kalojemu destilační aparatury, sestávající z kolony, kondenzátoru se zpětným děličem, nádob pro reaktandy a produkty a čerpadel pro vstupní a výstupní proudění produktů a k evakuaci aparatury, bylo v mírném vakuu (395 rabar) ohřáto 300 ml ethanolu. Potom byly v konstantních lhůtách po dobu 5 hodin vnášeny v horní třetině kolony edukty. Během této doby bylo kontinálně vneseno do kalojemu kolony dalších 790 g ethanolu, přičemž teplota kalojemu byla udržována na 66 °C. Stav naplnění kalojemu byl udržován kontinuálním vypásením reakční směsi na 300 ml. Na hlavě kolony byl oddestilován s poměrem reflux k odběru 1 : 1 vznikající methanol. Potom co byla dodávka eduktu ukončena, byla reakční směs vysrážená • ·

			« · 0 0 0 0 • · • ·	0 · • · • · • 0 0	0 • 0 0 0 0	00 00 » 0 0 0 0 0 0 0 • «0 0
		- 8 -	• · ··· 000	0 0 0 0	• 0 ·	0 0 0 0 00 00
v kalojemu	kolony sloučena a	zpracována	jak	je	popsáno
v příkladu	2 .	Zůstalo 80 g kalu	obsahujícího	titan.	Frakční
destilací	se	obdrželo 158 g	(1,55 mol)	nezreagovaného

methylesteru kyseliny pyrohroznové s čistotou 99,7 % (GC). Výtěžek ethylesteru kyseliny pyrohroznové, vztaženo na zreagovaný methylester kyseliny pyrohroznové, činil 94

PETR KALENSKÝ ATTORNEY AT LAW

Claims (10)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Způsob přeesterifikace esterů kyseliny a-ketokarborrore pomocí alkoholu, vyznačující se tím, že se přeesterifikace provádí v bezvodém alkoholu jako reakčním médiu za přítomnosti cínových, titanových, zirkonových nebo lithiových katalyzátorů nebo acetylacetonátů jako katalyzátorů.
2. 2.

   Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že se 'XMlQtX'' pře<?ster i,f iku je ester kyseliny α-ke tokar borí*>v-é s-e~ < ΐ líf I; O jsXxíiilc4rU-rTTŤTir~-p^-vi^ vzorce I

   R1

   R2 alkoholem vzorce R3OH, přičemž Rí , R2 a R3 znamenají rozvětvený, nerozvětvený nebo cyklický, nasycený nebo nenasycený C1-C3o-alkylový, arylový nebo heteroarylový zbytek a R1 a R3 nejsou stejné.
3. 3. Způsob podle nároku, 1 ,_x vyznačující se tím, že se ester kyseliny ketokarboirýv-é vzorce I, ve kterem R1 a R2 značí rozvětvený nebo nerozvětvený C1-C
4. 4-alkylový zbytek nebo benzylový zbytek, přeesterifikuje alkoholem R3OH, přičemž R3 není stejné s R1 a znamená rozvětvený nebo nerozvětvený C2 až Ce-alkylový zbytek nebo benzylový zbytek.

   Způsob podle nároku 1, vyznačující přeesterifikuje methylester kyseliny bezvodém ethanolu na ethylester kyseliny se tím, že pyrohroznové pyrohroznové.

   se v
5. 5. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že se

   99 99 katalyzátor používá v množství 0,0001 až 20 hmotn. %, přednostně 0,005 až 5 hmotn. % a zvláště přednostně 0,02 až 1 hmotn. %.
6. 6. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že se jako katalyzátor používá ze skupiny cínových katalyzátorů acetát dibutylcínu, dilauran dibutylcínu, diisooktoat dibutylcínu * nebo maleát dibutylcínu, směsné dikarboxyláty dibutylcínu s * estery mastných kyselin s dlouhým řetězcem, dilauran * dioktylcínu, hydroxychlorid monobutylcíničitý, acetát cínu, oxalát cínu nebo chlorid cínu.
7. 7. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že se jako katalyzátor používá ze skupiny titanových katalyzátorů tetraisopropylorthotitaničitan, tetrapropylorthotitaničitan, tetraethylorthotitaničitan, tetrabutylorthotitaničitan.
8. 8. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že se jako katalyzátor používá ze skupiny zirkoniových katalyzátorů tetrapropylzirkoničitan.
9. 9. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že se jako katalyzátor používá jako acetylacetonát acetylacetonát hlinitý, chromitý, železitý, kobaltitý, nikelnatý nebo z inečnatý.
10. 10. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že se přeesterifikace provádí za přítomnosti přídavného rozpouštědla.